圖形工作站硬件配置完美選購指南2019v3

現(xiàn)在網(wǎng)上太多計(jì)算機(jī)“專業(yè)人士”，推出各種圖形工作站選購方案，似乎采購一臺(tái)理想的圖形工作站，是一件輕松簡單事情。
客戶方面：資金充裕，買個(gè)高端的，資金比較緊，買個(gè)低端的，找個(gè)大品牌工作站就可以
廠家/代理商方面：推薦最貴的就是高端的，推薦便宜的就是低端的

但是實(shí)際情況：
可能1 招標(biāo)采購的高端工作站（大品牌，配置雙Xeon 56核），HFSS運(yùn)行表現(xiàn)不盡人意，
可能2 擁有48核工作站的運(yùn)行Comsol Multiphysics計(jì)算速度還不如8核的工作站快
可能3 代理商推薦專業(yè)高端配置的工作站（雙Xeon+圖卡），MatLAB軟件計(jì)算很慢
可能4 花高價(jià)買回來的配備Quadro RTX6000的工作站，Solidwork三維模型還是卡頓
可能5 傾斜攝影建模工作站配備雙Xeon（56核@3GHz）性能表現(xiàn)不如6核
可能6 大屏拼接工作站用雙Xeon工作站，圖形流暢度遠(yuǎn)不如單CPU配置機(jī)器
…

如何推薦圖形工作站，專業(yè)人說專業(yè)事情

（一）了解圖形工作站

首先我們的了解圖形工作站應(yīng)用場景，
A1 工程計(jì)算類：數(shù)值模擬、科學(xué)計(jì)算、工程仿真計(jì)算、量子化學(xué)計(jì)算、分子動(dòng)力模擬、油藏模擬計(jì)算...
A2 圖形設(shè)計(jì)類：三維CAD、三維建模、三維建筑設(shè)計(jì)...
A3 圖像處理類： 航空影像處理，醫(yī)學(xué)成像，視頻處理、GIS、地震資料處理...
A4 視景仿真類：三維視景生成、科學(xué)可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)、大屏拼接...
A5 影視后期類：基于高清/2K/4K/5K/6K/8K視頻的剪輯、特效合成、調(diào)色...
A6 大數(shù)據(jù)與AI類：金融期貨量化策略高頻交易、深度學(xué)習(xí)應(yīng)用（人臉識(shí)別、汽車自動(dòng)駕駛、醫(yī)學(xué)圖像、語音翻譯）..

圖形工作站廣泛用于航空航天、國防軍工、船舶海洋、石油、電力、電子、金融、冶金重工、基礎(chǔ)建設(shè)、科研、廣電、公共安全等行業(yè)，
圖形工作站運(yùn)行各種專業(yè)應(yīng)用軟件，其軟件算法和數(shù)據(jù)計(jì)算量有很大的差異

圖形工作站對(duì)運(yùn)行環(huán)境（溫度、濕度）、機(jī)箱結(jié)構(gòu)（空間）、移動(dòng)便攜、供電方式等也有特殊要求

因此選購圖形工作站需要充分了解運(yùn)行軟件及數(shù)據(jù)規(guī)模，給出匹配與均衡合理的硬件配置才靠得住，再加上專業(yè)公司需要圖形工作站系統(tǒng)性能優(yōu)化、完善的三年硬件系統(tǒng)支持體系，這樣的圖形工作站從配置到使用，機(jī)器性能表現(xiàn)滿意。

因此，從應(yīng)用到軟件，到工作站硬件架構(gòu)，都要非常清楚了解，才更好的配置一臺(tái)工作站

（二）圖形工作站選型推薦

下面是不同應(yīng)用場景和相應(yīng)的軟件及圖形工作站硬件配置參考

應(yīng)用場景A1 科學(xué)與工程仿真計(jì)算

該應(yīng)用場景以計(jì)算為主，如：數(shù)值模擬、有限元仿真計(jì)算、量子化學(xué)計(jì)算、分子動(dòng)力模擬、材料模擬、油藏模擬計(jì)算、電子系統(tǒng)仿真、光學(xué)設(shè)計(jì)仿真等


 
主要應(yīng)用軟件

• 科學(xué)計(jì)算、數(shù)值模擬、數(shù)學(xué)規(guī)劃 Matlab、Mathematica、Octave、Gurobi…
• 結(jié)構(gòu)、流體、熱分析、多物理場耦合 Ansys、Abaqus、Nastran、LS-Dyna、Fluent、STAR CCM+、COMSOL Multiphysics...
  
• 電磁場仿真 HFSS、CST Studio Suit、Feko、安捷倫…
  
• 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與后仿模擬計(jì)算（EDA） HSPICE、…
  
• 量子化學(xué)、分子動(dòng)力模擬 Gaussian、Lammps、Amber、NAMD、Docks、
  
• 材料模擬  Material Studio
  
• 油藏模擬、地震資料解釋 Eclips、Nexus、Paradigm GeoDepth
  
• 光學(xué)設(shè)計(jì)與仿真  CodeV、Zemax、Lightools、OptiWave
  
• 電力系統(tǒng)仿真 PSASP、Siemens PSS/E、ETAP、EMTP-RV、RSCAD、PSCAD
  

這類應(yīng)用涉及到行業(yè)和專業(yè)不同，其算法特點(diǎn)有很多不同，對(duì)硬件配置要求也有很大的差異

例如1-1 結(jié)構(gòu)仿真理想的硬件配置
計(jì)算特點(diǎn)：多核@高頻+大容量內(nèi)存+高io，其中最高48核，核再多性能沒有多少提升，高頻才是加速的關(guān)鍵，內(nèi)存少數(shù)據(jù)在硬盤與內(nèi)存之間來回導(dǎo)入導(dǎo)出或硬盤io性能差，整機(jī)計(jì)算等待時(shí)間加長
推薦機(jī)型1  UltraLAB AX400（18核@4.2GHz+192GB+高速緩存盤）
推薦機(jī)型2  UltraLAB EX630 （36核@3.9GHz+384GB+并行存儲(chǔ)）
推薦機(jī)型3  UltraLAB Alpha730（48核@4.3GHz+768GB+并行存儲(chǔ)）
推薦集群  計(jì)算節(jié)點(diǎn)（18核@4.2GHz）x N

例如1-2 流體仿真理想硬件配置
計(jì)算特點(diǎn)：多核@高頻，最高64核，核再多沒有提升
推薦機(jī)型1  UltraLAB AX400（18核@4.2GHz+128GB）
推薦機(jī)型2  UltraLAB EX630i（32~48核@高頻）
推薦機(jī)型3  UltraLABAlpha730（64~72核@高頻）

例如1-3 電磁仿真軟件HFSS理想配置
計(jì)算特點(diǎn)：多核@高頻，最高28核，提升頻率是加速的關(guān)鍵
推薦機(jī)型1  UltraLAB AX400（18核@4.2GHz+256GB）
推薦機(jī)型2  UltraLAB GT400M（28核@4.6GHz+384GB）
推薦機(jī)型3  UltraLAB EX630i（36核@3.9GHz+768GB）
推薦集群  計(jì)算節(jié)點(diǎn)（18核@4.2GHz+192GB）x N

例如1-4 多物理場耦合(Comsol Multiphysics)仿真計(jì)算理想配置
計(jì)算特點(diǎn)：多核@高頻，最多8核，核再多沒多少提升
推薦機(jī)型1  UltraLAB H380(8核@5.2GHz+64GB)
推薦機(jī)型2  UltraLAB AX400（10核@4.6GHz+128GB~256GB）
推薦集群  計(jì)算節(jié)點(diǎn)（8核@4.6GHz+128GHz）x N

例如1-5 分子動(dòng)力模擬軟件Amber/Gromacs/Lammps、電磁仿真軟件CST理想硬件配置
計(jì)算特點(diǎn)：支持GPU加速，性能提升顯著
推薦機(jī)型1  UltraLAB GX380M（8核@5.0GHz+1~2雙RTX2080Ti）
推薦機(jī)型2  UltraLAB EX630i（32~核~@高頻+2~4塊RTX2080Ti）
推薦機(jī)型3  UltraLAB GX630M（32~核~@高頻+4~8塊RTX2080Ti）

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應(yīng)用場景A2 三維圖形設(shè)計(jì)類

由于intel X86架構(gòu)性能強(qiáng)大，進(jìn)入圖形工作站領(lǐng)域，IBM、SGI、SUN專業(yè)圖形工作站廠家于2006年前后相繼退出市場，新的圖形工作站廠家，似乎為了利益最大化，與其他廠家競爭重點(diǎn)放在生產(chǎn)規(guī)模和渠道拓展，只要能賣，其他都不重要，忽視圖形工作站銷售員對(duì)技術(shù)素質(zhì)要求，忽視代理商的專業(yè)知識(shí)培訓(xùn)，實(shí)際情況是大部分代理商根本不懂應(yīng)用、不熟悉硬件架構(gòu)，比如基于三維圖形設(shè)計(jì)的工作站配置片面認(rèn)為：面對(duì)復(fù)雜模型，圖卡最重要的

典型的應(yīng)用分類及軟件：

• 有限元分析前后處理 ICEM CFD、HyperMesh、ANSA、Femap
  
• 三維機(jī)械CAD/CAM Catia、UG、Creo、Solidworks
  
• 三維建筑、基礎(chǔ)設(shè)施可視化設(shè)計(jì) Revit、ArchiCAD、Microstation、
  
• 三維測量、點(diǎn)云處理、逆向工程
  
• 電力設(shè)計(jì)AutoCAD Electrical、Microstation V8、PDMS、PKPM、Protel、Aveva E3D
  

三維繪圖方面知識(shí)點(diǎn)
三維CAD就是三維圖形生成，就是將設(shè)計(jì)的產(chǎn)品~3D圖形顯示在圖形工作站屏幕上，這種圖形不是三維圖像或圖片，是參數(shù)化的圖形數(shù)據(jù)，三維圖形流暢轉(zhuǎn)動(dòng)過程是隨著鼠標(biāo)移動(dòng)，計(jì)算機(jī)一秒內(nèi)至少生成24幅畫面，計(jì)算機(jī)三維畫圖兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

環(huán)節(jié)1 圖形的幾何頂點(diǎn)計(jì)算---全靠CPU，圖形移動(dòng)縮放流暢的話，說明CPU計(jì)算能力滿足要求，此環(huán)節(jié)跟顯卡沒有一毛關(guān)系，也是造成三維模型卡頓最關(guān)鍵點(diǎn)，隨著屏幕的分辨率增大（高清—2K---4K---8K），或隨著三維模型復(fù)雜度大幅提升，幾何頂點(diǎn)數(shù)據(jù)量幾何級(jí)提升，CPU算力面臨巨大的考驗(yàn)，

環(huán)節(jié)2 圖形生成—依賴GPU完成，根據(jù)CPU計(jì)算出的幾何頂點(diǎn)，在屏幕上畫出相應(yīng)的三維圖形，這個(gè)環(huán)節(jié)，全靠顯卡（主要是Nvidia Quadro系列），因?yàn)槠聊环直媛视邢蓿ㄍǔ８咔澹?，三維圖形的幾何頂點(diǎn)數(shù)據(jù)量，顯卡顯存2GB~4GB足夠了，現(xiàn)有中低端顯卡（QP2000、RTX4000）的像素填充率性能完全能保證3D模型的流暢 ，用RTX5000以上純屬畫蛇添足

例2-1 三維CAD最強(qiáng)配置推薦：8核@5.3GHz+RTX2000或RTX4000
推薦機(jī)型：UltraLAB H380（定位于滿足大型復(fù)雜三維CAD模型參數(shù)化設(shè)計(jì)）

應(yīng)用場景A3 圖像處理類


 
這類應(yīng)用是以圖像處理為主，不同的行業(yè)，有不同的圖像數(shù)據(jù)和不同的算法，
典型的應(yīng)用分類及軟件：

• 數(shù)字?jǐn)z影測量ErDAS、PCI Geomatica
• 傾斜攝影三維建模 Smart3D、Pix4D
  
• 地理信息系統(tǒng)ArcGIS，MAPinfo
  
• 醫(yī)學(xué)成像 ViTAL、Mimics
  
• 工業(yè)CT實(shí)時(shí)圖像重建VGStudio Max
  
• 氣象資料處理 WRF、MM5
  

例如3-1 無人機(jī)傾斜攝影建模合理硬件配置：8核@5.2GHz+RTX2080ti
例如3-2 地理信息系統(tǒng)合理硬件配置：6核@高頻+大顯存圖卡或顯卡
例如3-3 醫(yī)學(xué)成像熱門硬件配置：多GPU+雙Xeon架構(gòu)
例如3-4 氣象資料處理：雙Xeon架構(gòu)的多機(jī)集群

應(yīng)用場景A4 視景仿真、可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)類

這類應(yīng)用的鼻祖是SGI工作站+VegaPrime軟件，隨著時(shí)代發(fā)展，視景仿真隨著硬件性能提升和應(yīng)用場景擴(kuò)展，可視化、虛擬現(xiàn)實(shí)、大屏拼接或多屏現(xiàn)實(shí)等出現(xiàn)
主要應(yīng)用分類及相關(guān)軟件：

• 虛擬現(xiàn)實(shí)、視景仿真VegaPrime、3DVIA、OpenGVS，Virtools，
• 三維建筑可視化 Lumion、SketchUp、Navisworks
  
• 超大屏幕墻拼接合成
  
• 海量數(shù)據(jù)三維可視化(石油、醫(yī)學(xué)、海洋…) Geoprobe、OpenInventor、VTK、Avizo
  
• 大型三維GIS可視化展示系統(tǒng)（資源管理、城市規(guī)劃、軍事指揮、航空管制、應(yīng)急系統(tǒng)）
  
• 全景視頻合成拼接
  
• 多路實(shí)時(shí)視景仿真
  

例如4-1 三維視景仿真最強(qiáng)配置：8核5.3GHz+RTX5000
例如4-2 大屏拼接合理配置：多輸出端口合成拼接+8核@5.3Ghz


應(yīng)用場景A5 影視后期處理

這類應(yīng)用主要是影視動(dòng)畫設(shè)計(jì)、渲染，后期剪輯處理、特效合成、調(diào)色等，
涉及到不同規(guī)格視頻（高清、2K、4K、5K、6K、8K）的視頻編碼解碼、合成計(jì)算，涉及到CPU架構(gòu)和GPU加速支持等

主要應(yīng)用：

• 三維建模/動(dòng)畫設(shè)計(jì) 3DS Max、Maya、Photoshop、Sketchup、Lumion、Rhino
• 視頻剪輯Premiere Pro、Mdeia Composer、FCP 、Edius、Vegas
  
• 特效合成After Effects、Nuke X、Fustion Studio、Flame
  
• 渲染3DSmax、Maya
  
• 調(diào)色 DaVinci Resolve、Speed Grade、Lustre
  

例如5-1 三維動(dòng)畫與平面設(shè)計(jì)合理配置：高頻CPU+RTX游戲卡系列
例如5-2 4K影視后期剪輯、特效合成工作站最強(qiáng)配置：8核@5.2GHz+RTX2080Ti
例如5-3 8K影視后期（剪輯、特效合成、調(diào)色）最強(qiáng)配置：28核@4.8GHz+雙Titan RTX+雷電3接口或雙高io海量存儲(chǔ)（最少90TB）

應(yīng)用場景A6 深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、金融建模類
 
這類應(yīng)用主要是人工智能神經(jīng)元計(jì)算、蒙特卡洛算法、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)分析為主，
主要應(yīng)用：

• 人工智能、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí) Tensorflow,Torch,Cafe,Nvidia DIGITS
• 金融計(jì)算 KX、Wombat
  
• 量化交易、高頻交易HFT、程序化交易
  
• 期權(quán)定價(jià)建模計(jì)算
  
• 大數(shù)據(jù)分析/挖掘 Hadhoop、R語言、Python、SPSS
  

例如6-1  深度學(xué)習(xí)靜音級(jí)工作站合理配置
計(jì)算特點(diǎn)：多GPU卡+高頻CPU+并行存儲(chǔ)
推薦機(jī)型1  UltraLAB GP400M（最多7塊GPU卡+8~18核@高頻）
推薦機(jī)型2  UltraLAB GX630M（最多9塊GPU卡+雙Xeon@高頻）

例如6-2 高頻量化交易合理配置

計(jì)算特點(diǎn)：多核@極致高頻+低延遲系統(tǒng)架構(gòu)
 
推薦機(jī)型1 UltraLAB HF380（8核@5.3GHz）+超低延遲系統(tǒng)
推薦機(jī)型2 UltraLAB F400（10核@4.9GHz,18核@4.8GHz）+超低延遲系統(tǒng)
推薦機(jī)型3 UltraLAB HF630（16核@4.3GHz）+超低延遲系統(tǒng)


（三）真專業(yè)圖形工作站公司最低條件

應(yīng)用面臨不斷擴(kuò)大和豐富，計(jì)算精度和數(shù)據(jù)規(guī)模提升，仿真計(jì)算或設(shè)計(jì)要求越來越高、圖像處理數(shù)據(jù)量越來越大，如何配置好圖形工作站，需要長期經(jīng)驗(yàn)積累和豐富的專業(yè)知識(shí)

1.對(duì)銷售者素質(zhì)--專業(yè)要求
（1）熟悉圖形工作站應(yīng)用
（2）了解運(yùn)行軟件或算法特點(diǎn)
（3）精通工作站硬件配置架構(gòu)
（4）精通硬件與OS系統(tǒng)優(yōu)化
（5）掌握各種應(yīng)用面臨各種問題積累

2 產(chǎn)品生命周期技術(shù)支持--不是簡單硬件售后
（1）三年的快速更換式售后
（2）系統(tǒng)級(jí)維護(hù)支持
（3）24小時(shí)在線式實(shí)時(shí)響應(yīng)支持

從人的素質(zhì)到維護(hù)服務(wù)，都不同于普通PC、服務(wù)器產(chǎn)品銷售和售后，圖形工作站配置到生命周期使用，其背后都需要有專注的人才，和專業(yè)的技術(shù)支持體系